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Crystal-plastic deformation of zircon: effects on microstructures, textures, microchemistry and the retention of radiogenic isotopes

Kovaleva, Elizaveta (2015) Crystal-plastic deformation of zircon: effects on microstructures, textures, microchemistry and the retention of radiogenic isotopes.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Klötzli, Urs

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29677.95204.335961-9
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Abstract in English

Dating of deep-crustal deformation events potentially can be achieved by using plastically-deformed accessory minerals found in high-temperature shear zones. Deformation microstructures, such as dislocations and low-angle boundaries, form due to plastic deformation in the crystal lattice and act as fluid migration pathways and trace element (e.g. Pb, Ti, U, Th, REE) diffusion pathways through so-called “pipe diffusion”. Deformation microstructures can alter the chemical and isotopic composition of certain grain parts and may lead to complete or partial isotopic resetting of certain geochronometers (e.g. U/Th/Pb, K/Ar, Rb/Sr) in the mineral domains. This work aims to better understand the processes of crystal-plastic deformation and associated trace element redistribution and the resetting of isotopic systems in zircon. This study finds that: a) there are three general finite deformation patterns in deformed zircons; b) suggests that it is possible to reconstruct the macroscopic kinematic framework of the shear zone based on the orientation of deformed zircon grains and the operating misorientation axes; c) and demonstrates the effect of deformation microstructures on trace elements and Pb isotopes in zircon. The final goal of this project is to develop a tool for isotopic dating of high-temperature deformation events in the deep crust. In addition to these results, zircon grains with planar deformation bands have been discovered in paleo-seismic zones; these deformation features have been described in detail and a possible mechanism of their origin and formation is suggested. The effect of planar deformation bands on trace element and isotopic behavior has also been investigated.

Schlagwörter in Englisch

zircon / crystal-plastic deformation / isotopic system

Abstract in German

Die Datierung von Deformationsereignissen in der tiefen Kruste kann über die Datierung von plastisch deformierten Akzessorien in Hochtemperatur Scherzonen bewerkstelligt werden. Deformations-Mikrostrukturen, wie Dislokationen und „low-angle boundaries“, die als Resultat plastischen Deformation eines Kristallgitters interpretiert werden, erhöhen die Wegsamkeit für Fluide und die Diffusionsraten von Elementen (sog. „pipe-diffusion“). Durch eine solcherart ermöglichte Vereinfachung von Spurenelementmobilitäten (zB. Pb, Ti, U, Th, SEEn) können einzelne Mineraldomänen in ihrer Element- und Isotopenzusammensetzung signifikant verändert werden. Dadurch kann es zu einem teilweisen oder sogar kompletten Zurücksetzen der Isotopensysteme einzelner Geochronometer (zB. U/Th/Pb, K/Ar, Rb/Sr) kommen. Damit ist die direkte Datierung von Deformationsereignissen möglich. Die hier vorgestellten Untersuchungen zielen auf ein besseres Verständnis von plastischer Deformation in Zirkon und die damit einhergehende Element- und Isotopenumverteilung hin. Es konnten drei wesentliche Deformationsmuster von Zirkon erkannt werden. Die Orientierung deformierter Zirkone erlaubt es, die wirksame Misorientierungsachse und der makroskopische kinematische Rahmen im Umfeld der Zirkone zu rekonstruieren. Zusammen mit der Umverteilung von Spurenelementen konnte auch der Einfluss der Deformation auf die Bleiisotopie nachgewiesen werden. Letztendliches Ziel ist es, ein analytisches Werkzeug zur Datierung von hochtemperierten Deformationsereignissen in der unteren Kruste zu entwickeln. Weitere Resultate sind: in Zonen paläoseismischer Aktivität konnten Zirkone mit planaren Deformationsbahnen gefunden werden. Dieses bis anhin unbekannte Deformationsphänomen wird detailliert beschrieben und mögliche Bildungsmechanismen werden dargestellt.

Schlagwörter in Deutsch

Zirkon / plastische Deformation

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Kovaleva, Elizaveta
Title: Crystal-plastic deformation of zircon: effects on microstructures, textures, microchemistry and the retention of radiogenic isotopes
Umfangsangabe: 210 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
Publication year: 2015
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Klötzli, Urs
Assessor: Klötzli, Urs
Classification: 38 Geowissenschaften > 38.25 Petrologie: Allgemeines
38 Geowissenschaften > 38.27 Metamorphe Gesteine
38 Geowissenschaften > 38.17 Geochronologie
38 Geowissenschaften > 38.36 Tektonik
38 Geowissenschaften > 38.32 Geochemie
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
AC Number: AC12265638
Item ID: 36762
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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